Python单例模式教程_全局对象设计实践

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单例模式确保一个类仅有一个实例并提供全局访问点,用于日志器、连接池等共享资源;推荐模块级变量实现,天然线程安全;若需类调用则重写__new__并加初始化标志,避免装饰器、懒汉式并发及可变上下文滥用。

Python单例模式教程_全局对象设计实践

什么是单例模式

单例模式确保一个类在整个程序运行期间只有一个实例,并提供全局访问点。它不是为了“炫技”,而是解决实际问题:比如日志记录器、数据库连接池、配置管理器——这些资源通常只需一份,重复创建既浪费又可能引发状态冲突。

最简可靠的实现方式:使用模块级变量

python 中最自然、最不易出错的单例写法,其实是把类逻辑封装进一个模块,直接暴露实例:

config.py

class Config:     def __init__(self):         self.debug = True         self.host = "localhost" 

模块加载时就创建唯一实例

instance = Config()

其他地方直接导入使用:

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from config import instance print(instance.debug)  # True

这种方式天然线程安全,无需加锁,也绕过了继承、元类等复杂机制,适合绝大多数场景。

需要类接口时:__new__ 控制实例化

如果必须通过 类名() 调用(例如要支持继承或框架集成),重写 __new__ 是清晰可控的选择:

class Logger:     _instance = None 
def __new__(cls):     if cls._instance is None:         cls._instance = super().__new__(cls)         cls._instance._initialized = False     return cls._instance  def __init__(self):     if self._initialized:         return     self._log_buffer = []     self._initialized = True

关键点:

  • _instance 缓存实例,避免重复调用 __init__
  • 引入 _initialized 标志,防止多次初始化内部状态
  • 不依赖装饰器或元类,逻辑直白,调试友好

避免常见陷阱

单例容易被误用或写错,注意这几点:

  • 别用装饰器“自动”转单例:像 @singleton 这类通用装饰器会模糊设计意图,且难以控制初始化时机
  • 多线程下慎用懒汉式 + if 判断:纯靠 if _instance is None 不保证线程安全,真有并发需求应配合 threading.Lock 或改用模块单例
  • 别在单例里存可变的全局上下文:比如把当前用户 ID 直接塞进单例属性,会导致不同请求互相污染 —— 单例管“资源”,不管“请求状态”

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